潘建偉：以微觀見天地

張莉/文

中國在量子通信技術研發領域，正在國際上擔當 “領跑者”的角色，而這與潘建偉及其團隊的科研貢獻成充分的“正相關”關係。

2016年1月8日，在2015年度國家科學技術獎勵大會上，中國科學技術大學教授、中國科學院院士潘建偉從中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平的手中接過獎章，由他帶隊的科研項目“多光子糾纏及干涉度量”獲得了國家自然科學獎一等獎。

一不小心，70年生人的潘建偉成了該獎項史上最年輕的第一完成人。而近20多年如一日的用心，讓潘建偉及其團隊成為國際量子信息領域數一數二的“夢之隊”。

今年6、7月份，一條連接北京、上海的廣域量子通信幹線將建成，同時，世界上第一顆量子通信實驗衛星也即將在中國發射升空。在潘建偉的設想中，在未來5年到10年的時間裏，將有望形成一個“天地一體化”的全球量子通信網絡雛形。在量子通信的支持下，互聯網的信息安全保障將得到大幅度加強。

“與其説顛覆，不如説是變革。”潘建偉團隊在基礎研究和應用轉化上領先的“疊加態”正讓連想象力都難以企及的量子科技從雲端走入人們的生活。

央視網記者 倪楊 攝

量子人生 迷之美妙

過一個美妙的人生並不難，美妙人生的關鍵在於你能迷上什麼東西——這是劉慈欣在科幻小説裏提到的人生觀，用以類比潘建偉卻毫無違和感，他迷上了量子力學。

“大二的時候，被量子疊加搞糊塗了。”不知道向難而行算不算科研工作者的一種天賦，但潘建偉無疑是具備的，並因此而成就了讓他為之專注一生的研究方向。上大學時，物理學四大力學，他唯獨量子力學成績稍欠，但他並沒有“擇優汰劣”，反而將其作為本科論文的攻克題目。

在選擇國外博士導師的時候，他本來可以選擇帶有諾貝爾獎光環的導師，但出於投身量子力學科研一線的執念，他最終選擇了當時年富力強的Zeilinger教授：“我導師當時活躍在前沿，做的很多事情都富於創新性，而且在很大程度上，因為他後來的研究工作推動了整個量子信息學科的發展。”

在人生成長的道路上，潘建偉遇到不少貴人，小學老師、高中老師、碩士導師……他都懷著一顆感恩的心。但這個“個子高高，滿臉鬍子，像一隻可愛的熊”的Zeilinger教授卻是直接把他變成一個合格的科技工作者的那個人，“在和他的交往中，我發現他做的很多事，我也是可以企及的，這對我信心的樹立非常重要。”

從走出國門的那一天起，潘建偉的美妙人生有了一片新的開闊地，但他從未想過要在海外做過多的停留，“出去學習的目的就是，希望有朝一日回來在國內做出一些領先的科研成果。”

鄉音難改的潘建偉説到，也做到了。

27歲，潘建偉以第二作者參與的首次實驗實現量子隱形傳態的科研成果入選美國《科學》雜誌“年度全球十大科技進展”;31歲，他回到中國科大建立量子物理和量子信息實驗室，最終成為中國在量子信息科技領域趕超國際的科研和人才基地;41歲成為當年中國科學院“最年輕院士”，42歲獲得國際量子通信大獎……就在獲得國家自然科學一等獎之前，2015年底，由潘建偉、陸朝陽等完成的科研成果“多自由度量子隱形傳態”入選英國物理學會新聞網站《物理世界》評選的“2015年度國際物理學領域的十項重大突破”並名列榜首。

這本該是一程寂寞而未知的旅途，潘建偉卻走出了一條如此穩健而步步為營的徑跡。當然，還有他和他的團隊那個“心靈的契約”——回國。

2001-2008年，在實驗室發展的初期間，由於量子信息科學領域是一個日新月異、正在迅速發展的多學科交叉領域，需要各方面的人才和技術，需要與世界上優秀的科研團體合作、學習他們的先進技術和經驗。在中科院和中國科大的支持下，潘建偉陸續派遣了很多學生出國深造。他把陸朝陽送到英國劍橋研究量子點光源技術，把張軍送往瑞士日內瓦研究單光子探測器，把陳宇翱送往德國慕尼黑研究超冷原子調控技術，此外，還有趙博、張強、包小輝等。

“不能強求，但我欣慰的是，他們都回來了。”

潘建偉（中）在實驗室與同事討論實驗（2007年2月5日攝）新華社發

天地一體 創新覺醒

遊走于微觀和宏觀兩個世界，是怎樣的一種體驗?潘建偉並沒有那麼多感概，他只是這麼一條直線走過來，順勢而為，水到渠成。

“今年，京滬幹線開通和量子衛星發射，所有的技術驗證和應用示範已經完成，下一步要實實在在把京滬幹線的運營起來，讓用戶使用起來，並在這個過程中，在全國範圍布網。”潘建偉保守預計，與國家的衛星計劃結合，再有10-15年時間，天地一體化的網絡就可以形成了。

構建這套“天地一體化”網絡，潘建偉團隊設計了三步走規劃：城域、廣域，再到天地一體。

2012年，潘建偉團隊建成了國際上規模最大的量子通信網絡“合肥城域量子通信試驗示範網絡”，標誌著大容量的城域量子通信網絡技術已經成熟。該網絡包括46個節點，是當時世界上首個規模化量子通信網絡;

2013年，“濟南量子通信試驗網”建成，該網絡包括56個節點、90多個用戶，面向完全承載實際應用、量子網絡運維和優質的用戶體驗，是目前世界上最大的城域量子通信網絡;

目前在建的 “京滬幹線”項目即將於2016年6月交付，建成連接北京、濟南、合肥、上海等城域網絡且全長2000多公里的量子保密通信線路，從而成為全球首個距離最遠的廣域光纖量子保密通信骨幹線路。

繼而，隨著2016年7月，由潘建偉擔任首席科學家的量子科學實驗衛星的發射升空，“天地一體化”的量子通信實用化的大幕即將開啟。

國務院總理李克強説，創新是引領發展的第一動力。去年11月發佈的“十三五規劃建議”中，量子通信與航空發動機、智慧製造和機器人、深空深海探測、重點新材料、腦科學、健康保障等領域一起被列為體現國家戰略意圖的重大科技項目。

目前，已經不少科技公司對量子通信這片藍海摩拳擦掌。科大國盾量子(原安徽量子通信技術有限公司)即是以潘建偉院士團隊實用化量子通信技術為基礎，由中國科學技術大學發起組建的中國第一家從事量子信息技術産業化的企業。據預測，單就量子加密領域而言，國內現有潛在市場規模就相當可觀。

潘建偉在實驗室裏調試設備（2015年5月26日攝） 新華社記者 張端 攝

“電動力學為我們現代的互聯網構建了堅實的技術基礎。而量子力學在近百年的發展當中，也為解決計算能力和信息安全的瓶頸問題做好了準備。”相較于“顛覆”一詞，潘建偉認為量子通信之於傳統通信的意義在於變革性的升級和發展。

“量子通信不會取代傳統通信，它將加強互聯網未來的安全性。”據介紹，潘建偉團隊的科研攻關又有了新的進展，將有可能推出與測量器件無關的量子保密通信。

在潘建偉看來，未來的互聯網要解決兩個問題：1解決信息的安全傳輸問題，而量子通信是目前唯一被嚴格證明無條件安全的手段;2大數據爆炸時代，如何提高計算能力，提取有效信息。這一點上，谷歌、微軟、IBM等國際大公司都已經著手投入。

前者似乎已經不成問題，而後者潘建偉團隊也在緊追不放。可喜的是，他們還迎來一位可靠的“同行者”。

2015年7月，阿裏巴巴集團旗下阿裏雲宣佈聯合中科院成立“中國科學院-阿裏巴巴量子計算實驗室”，共同開展在量子信息科學領域的前瞻性研究，研製量子計算機。

“我非常欣賞阿裏巴巴的行為。”潘建偉在阿裏巴巴身上看到中國企業對於“創新”認識的一種新的覺醒。

“過去30年裏，我們的創新更多的是一種跟隨和模倣。但是，現在的一些互聯網公司已經開始意識到科技的重要性，所以肯投入支持一些新的前沿科技，儘管短期內他們可能看不到回報。”

是受微軟、谷歌、蘋果等國外大公司的感染或刺激也好;是有了一定積累，敢於做前衛的冒險者也好，潘建偉看到了這種“好苗頭”。

最近，科大國盾量子與聯想集團也達成一項合作協議，聯想正式入股國盾量子。

新科學家精神

接過國家自然科學獎一等獎獎章後數日，潘建偉奔赴德國海德堡大學，他仍是那裏的名譽教授，但此次不是講學，而是籌備一個新的量子技術聯合研究中心。一旦建成，兩所大學的學者將可以長期交流學習。

從跟隨者到領跑者，潘建偉團隊用了10多年時間，而保持領跑的狀態，則需要更多的時間。在潘建偉看來，保持目前的領先地位，必須基礎研究和應用科學兩手抓。

第一，要和國外保持密切的溝通和交流。“互聯網時代，知識大爆炸，領先的科技嗅覺得益於知識共享、互相學習、互相推進。”

第二，科研需要各方面人才，需要發揮國內自主力量，協同創新。“只有把國內在光學、空間技術、器件材料等各個方面優質資源的集成起來才能把創新推向新的層次。”

潘建偉對科研有一種“朝聞道，夕死可矣”的執著，他一直覺得相比于美國、日本等國家，國內的研究創新還是不夠大膽。但同時，他身上也有著一個科研工作者應有的韌度。

“做科研，第一，不要太心急，努力做事情就好;第二，努力地去溝通。努力做事努力取得好的成果，在今天的中國都會得到有力的支持。”

然而，與傳統學究不同的是，平均年齡30多歲的潘建偉團隊又展現出新一代科學家的精神和氣質。潘建偉認為，當代科學家在科研之外，還有三大責任：

他們不排斥媒體，“好的成果要做適當的宣傳，科學家有做科普的責任，應該適時地把取得的成果告訴支持者和納稅人。”

他們不拒絕有誠意的商業合作，“當看到一個理論或研究成果有用的時候，科學家有責任把它推向應用，惠及大眾，推動社會進步。”

他們在會議室的墻壁上鮮明地印刻上“我創新，故我在”，“中國科學家還有一個新的責任，應該為創新驅動做點事情。”

科學家是有國界的，所以學成歸國，為國內科研做出貢獻就是他的夢想。而科學沒有國界，潘建偉和他的團隊都曾得益於國外的獎學金和開明研究政策，推動了中國量子信息科技進步的蛻變。所以今天，潘建偉認為我們國家已經有一定經濟實力和科技水平，也應該為世界的科技交流做一些貢獻。

“我們國家也設立了中科院的院長獎學金，讓第三世界的學生到我們科大、科學院學習，這是非常好的做法。”

(孟利錚對本文亦有貢獻)